Nghiên cứu đề xuất mô hình kết hợp biogas và lò gạch theo định hướng giảm thiểu phát thải ở tỉnh an giang

CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA– ĐHQG TP.HCM Cán hướng dẫn khoa học: PGS.TS NGUYỄN THỊ VÂN HÀ TS PHẠM THỊ MAI THẢO Cán chấm nhận xét 1: PGS.TS BÙI XUÂN AN Cán chấm nhận xét 2: PGS.TS TRƯƠNG THANH CẢNH Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Bách Khoa, ĐHQG TP.HCM ngày 03 tháng 08 năm 2012 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm 1.PGS.TS PHÙNG CHÍ SỸ (Chủ tịch Hội đồng) 2.PGS.TS NGUYỄN THỊ VÂN HÀ PGS.TS BÙI XUÂN AN PGS.TS TRƯƠNG THANH CẢNH 5.TS HÀ DƯƠNG XUÂN BẢO TRƯỞNG KHOA MƠI TRƯỜNG “Nghiên cứu đề xuất mơ hình kết hợp biogas lò gạch theo định hướng giảm thiểu phát thải tỉnh An Giang” LÝ LỊCH TRÍCH NGANG Họ tên :NGUYỄN HỮU KHIÊM Ngày sinh : 03/10/1987 Địa liên hệ : 397 - Xô Viết Nghệ Tĩnh - Phường 24 - Quận Bình Thạnh - TP.HCM Quá trình đào tạo : - 10/20053 – 5/2010: Học ngành Kỹ thuật Môi trường - Khoa Môi Trường - Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM - 12/2010 – 6/2012: Học cao học ngành Quản lí Mơi trường - Khoa Môi Trường Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM Quá trình làm việc : - 4/2012 – nay: Nhân viên Phịng thí nghiệm Cơng nghệ mơi trường – Viện Mơi trường Tài nguyên TP HCM HVTH: Nguyễn Hữu Khiêm _ 10260572 Chuyên ngành: Quản lý Môi trường -i- “Nghiên cứu đề xuất mơ hình kết hợp biogas lị gạch theo định hướng giảm thiểu phát thải tỉnh An Giang” LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan, Luận văn kết nghiên cứu riêng tôi, không chép Nội dung Luận văn có tham khảo sử dụng tài liệu, thông tin đăng tải tác phẩm, tạp chí trang web nước theo danh mục tải liệu tham khảo Luận văn Tác giả Luận văn Nguyễn Hữu Khiêm HVTH: Nguyễn Hữu Khiêm _ 10260572 Chuyên ngành: Quản lý Môi trường -ii- “Nghiên cứu đề xuất mô hình kết hợp biogas lị gạch theo định hướng giảm thiểu phát thải tỉnh An Giang” LỜI CÁM ƠN Đầu tiên xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy, Cô khoa Môi trường trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh, người dìu dắt tơi tận tình, truyền đạt cho tơi kiến thức kinh nghiệm quý báu suốt thời gian tơi học tập chương trình đào tạo sau đại học Tôi xin trân trọng cảm ơn PGS TS Nguyễn Thị Vân Hà TS Phạm Thị Mai Thảo công tác trường Đại học Tài nguyên Mơi trường Tp Hồ Chí Minh đồng hướng dẫn Luận văn, tận tình bảo, giúp đỡ để tơi hồn thành tốt nhiệm vụ Tơi xin cảm ơn gia đình tơi, chỗ dựa vững đời tôi, tạo điều kiện tốt cho học tập suốt thời gian dài Ngồi tơi xin gửi lời cảm ơn đến tất đồng nghiệp công tác với Viện Môi trường Tài nguyên Tp Hồ Chí Minh, người gắn bó tạo điều kiện giúp tp6i hồn thành tốt Luận văn Tp Hồ Chí Minh, 06/2012 Nguyễn Hữu Khiêm HVTH: Nguyễn Hữu Khiêm _ 10260572 Chuyên ngành: Quản lý Môi trường -iii- “Nghiên cứu đề xuất mơ hình kết hợp biogas lị gạch theo định hướng giảm thiểu phát thải tỉnh An Giang” ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc -oOo - Tp HCM, ngày 05 tháng 07 năm 2012 NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên Ngày, tháng, năm sinh Chuyên ngành Khoá : : : : NGUYỄN HỮU KHIÊM Giới tính : Nam 03/10/1987 Nơi sinh : TP Hồ Chí Minh Quản lí Mơi trường 2010 1- TÊN ĐỀ TÀI “Nghiên cứu đề xuất mơ hình sử dụng lượng tái tạo cho lò gạch theo định hướng giảm thiểu phát thải tỉnh An Giang” 2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN Khảo sát đánh giá trạng hoạt động mơ hình lị gạch An Giang Khảo sát đánh giá trạng chăn nuôi heo quản lí chất thải rắn sinh hoạt An Giang Xây dựng thí nghiệm ủ kị khí với nguyên liệu kết hợp từ phân heo rác thải sinh hoạt quy mơ phịng thí nghiệm Đề xuất giải pháp để triển khai áp dụng mơ hình kết hợp biogas lò gạch 3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 05/2011 4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 05/2012 5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TS Phạm Thị Mai Thảo Đồng hướng dẫn Trường Đại học Tài nguyên Môi trường TP HCM PGS.TS Nguyễn Thị Vân Hà Trường Đại học Tài nguyên Môi trường TP HCM Nội dung đề cương Luận văn thạc sĩ Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Phạm Thị Mai Thảo CHỦ NHIỆM BỘ MÔN QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH Nguyễn Thị Vân Hà HVTH: Nguyễn Hữu Khiêm _ 10260572 Chuyên ngành: Quản lý Môi trường -iv- “Nghiên cứu đề xuất mơ hình kết hợp biogas lị gạch theo định hướng giảm thiểu phát thải tỉnh An Giang” MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề Mục tiêu nghiên cứu Nội dung nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài Ý nghĩa đề tài 6.1 Ý nghĩa khoa học 6.2 Ý nghĩa thực tiễn 6.3 Tính đề tài Chương TỔNG QUAN KHÍ SINH HỌC 1.1 Khí sinh học 1.1.1 Định nghĩa 1.1.2 Cơ chế tạo thành khí sinh học hệ thống ủ kị khí 1.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình ủ biogas 1.2 Lưu trữ làm tinh khiết biogas 11 1.2.1 Túi chứa khí 11 1.2.2 Làm biogas 12 1.3 Cơng nghệ sản xuất khí sinh học 13 1.3.1 Cơng nghệ sản xuất khí sinh học 13 1.3.2 Một số nghiên cứu khả sản sinh biogas từ nguyên liệu kết hợp 14 HVTH: Nguyễn Hữu Khiêm _ 10260572 Chuyên ngành: Quản lý Môi trường -v- “Nghiên cứu đề xuất mơ hình kết hợp biogas lò gạch theo định hướng giảm thiểu phát thải tỉnh An Giang” 1.3.3 Tình hình sản xuất khí sinh học Việt Nam số nước giới 16 Chương HIỆN TRẠNG NGÀNH CHĂN NUÔI VÀ SẢN XUẤT GẠCH NUNG TỈNH AN GIANG 22 2.1 Điều kiện tự nhiên 22 2.1.1 Vị trí địa lý 22 2.1.2 Địa hình 23 2.2 Giang Chất lượng môi trường khơng khí xung quanh khu vực sản xuất gạch nung tỉnh An 23 2.2.1 Kết quan trắc chất lượng khơng khí khu vực lò gạch 2010 – 2011 23 2.2.2 Các kiểu lị gạch khuyến khích áp dụng An Giang 27 2.3 Tiềm biogas tỉnh An Giang 31 2.3.1 Ngành chăn nuôi tỉnh An Giang 31 2.3.2 Thực trạng quản lý chất thải rắn tỉnh An Giang 34 Chương MƠ HÌNH THÍ NGHIỆM Ủ KHÍ SINH HỌC 36 3.1 Phương pháp luận 36 3.2 Cơ sở tính toán nguồn lượng 37 3.3 Mơ hình nghiên cứu khả sinh khí biogas từ hỗn hợp CTR sinh hoạt phân heo 42 3.3.1 Cơ sở thực nghiệm 42 3.3.2 Bố trí thí nghiệm 43 3.3.3 Kết thí nghiệm 48 Chương ĐỀ XUẤT THỬ NGHIỆM MƠ HÌNH KẾT HỢP LỊ GẠCH - BIOGAS 57 4.1 Đề xuất thử nghiệm mơ hình kết hợp lò gạch – biogas theo định hướng giảm thiểu ô nhiễm 57 HVTH: Nguyễn Hữu Khiêm _ 10260572 Chuyên ngành: Quản lý Môi trường -vi- “Nghiên cứu đề xuất mơ hình kết hợp biogas lò gạch theo định hướng giảm thiểu phát thải tỉnh An Giang” 4.2 Tính tốn chi phí lợi ích 76 4.2.1 Nguồn chi sơ dự án 76 4.2.2 Nguồn thu sơ dự án 78 4.3 Những ưu nhược điểm dự án 78 4.4 Đề xuất giải pháp cần thực áp dụng triển khai dự án 80 4.4.1 Giải pháp phát triển ngành chăn nuôi tỉnh 80 4.4.2 Giải pháp quản lí chất thải rắn sinh hoạt 84 4.4.3 Giải pháp trực tiếp thúc đẩy dự án 85 KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 PHỤ LỤC 94 HVTH: Nguyễn Hữu Khiêm _ 10260572 Chuyên ngành: Quản lý Môi trường -vii- “Nghiên cứu đề xuất mơ hình kết hợp biogas lị gạch theo định hướng giảm thiểu phát thải tỉnh An Giang” DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 : Tính chất khí sinh học sinh từ hầm ủ biogas Bảng 2.1 : Các lò gạch phải thay đổi công nghệ phải tháo dỡ An Giang 27 Bảng 2.2 : Các kiểu lò gạch có khả ứng dụng tỉnh An Giang 30 Bảng 3.1 : Khả tỏa nhiệt số loại vật liệu 37 Bảng 3.2 : Số liệu khảo sát, thu thập từ lò gạch truyền thống 39 Bảng 3.3 : Lượng chất thải phát sinh theo trọng lượng heo 40 Bảng 3.4 : Lượng khí biogas sinh từ chất thải chăn ni heo bị 40 Bảng 3.5 : Thành phần % nguyên tố chất hữu CTR sinh hoạt 41 Bảng 3.6 : Độ ẩm thành phần CTR sinh hoạt 42 Bảng 3.7 : Tính chất mẫu phân heo sử dụng thí nghiệm 43 Bảng 3.8 : Tính chất mẫu rác sử dụng thí nghiệm 44 Bảng 3.9 : Thành phần mẫu rác sử dụng thí nghiệm 44 Bảng 3.10 : Tỉ lệ phối trộn nguyên liệu mơ hình 45 Bảng 3.11 : Mẫu bảng theo dõi hàng ngày thông số 47 Bảng 3.12 : Các phương pháp phân tích mẫu 48 Bảng 3.13 : Thành phần tiêu nước rỉ mô hình thí nghiệm 56 Bảng 4.1 : Mối quan hệ lượng sinh ngày số lị gạch đáp ứng mơ hình : 10 63 Bảng 4.2 : Tổng thể tích khối ủ hầm ủ thay đổi theo ngày 65 Bảng 4.3 : Chi phí xây dựng hầm ủ bioags 68 Bảng 4.4 : So sánh chất lượng nước rỉ rác Luận văn với số liệu nghiên cứu khác70 Bảng 4.5 : Thông số dự án 73 HVTH: Nguyễn Hữu Khiêm _ 10260572 Chuyên ngành: Quản lý Mơi trường -viii- “Nghiên cứu đề xuất mơ hình kết hợp biogas lò gạch theo định hướng giảm thiểu phát thải tỉnh An Giang” Bảng 4.6 : Nguồn chi sơ dự án 76 Bảng 4.7 : Nguồn thu sơ dự án 78 HVTH: Nguyễn Hữu Khiêm _ 10260572 Chuyên ngành: Quản lý Môi trường -ix- “Nghiên cứu đề xuất mơ hình kết hợp biogas lò gạch theo định hướng giảm thiểu phát thải tỉnh An Giang” Bảng 28: Chỉ tiêu phát triển đàn heo tỉnh An Giang đến năm 2015 Số lượng heo đến năm 2015 (con) Đơn vị STT hành 2011 2012 2013 2014 2015 TP.Long Xuyên 18563 19368 20208 21085 22000 TX.Châu Đốc 3065 3122 3180 3240 3300 H.An Phú 7614 7939 8278 8631 9000 TX.Tân Châu 14106 14780 15486 16225 17000 H.Phú Tân 37042 38337 39677 41064 42500 H.Châu Phú 7303 7629 7971 8327 8700 H Tịnh Biên 6388 6650 6922 7205 7500 H.Tri Tôn 13725 14372 15049 15758 16500 H Châu Thành 13894 14613 15369 16164 17000 10 H Chợ Mới 24635 25771 26958 28200 29500 11 H Thoại Sơn 31801 33249 34762 36345 38000 178148 185848 193880 202259 211000 Toàn tỉnh Nguồn: [12] HVTH: Nguyễn Hữu Khiêm _ 10260572 Chuyên ngành: Quản lý Môi trường -101- “Nghiên cứu đề xuất mơ hình kết hợp biogas lị gạch theo định hướng giảm thiểu phát thải tỉnh An Giang” Bảng 29:Kết dự báo số lượng heo tỉnh An Giang đến năm 2020 2015 2020 Đơn vị STT Tổng heo Heo nái Tổng heo Heo nái (con) (con) (con) (con) hành TP.Long Xuyên 22000 3900 27207 22428 TX.Châu Đốc 3300 500 3619 3078 H.An Phú 9000 950 11093 9320 TX.Tân Châu 17000 2000 21470 17584 H.Phú Tân 42500 6400 50477 43268 H.Châu Phú 8700 1250 10826 9440 H Tịnh Biên 7500 950 9164 7782 H.Tri Tôn 16500 1980 20769 18235 H Châu Thành 17000 2150 21873 18292 10 H Chợ Mới 29500 3800 36956 31769 11 H Thoại Sơn 38000 4650 47468 40980 211000 28530 260922 38746 Toàn tỉnh Nguồn: [12] HVTH: Nguyễn Hữu Khiêm _ 10260572 Chuyên ngành: Quản lý Môi trường -102- “Nghiên cứu đề xuất mơ hình kết hợp biogas lị gạch theo định hướng giảm thiểu phát thải tỉnh An Giang” Bảng 30:So sánh tổng số lượng trâu, bò heo tỉnh An Giang Loại (con) STT Khu vực Trâu Bò Heo TP.Long Xuyên 82 690 20.140 TX.Châu Đốc 281 1.125 3.334 H.An Phú 1.013 1.337 4.987 TX.Tân Châu 832 2.238 13.918 H.Phú Tân 494 2.273 36.455 H.Châu Phú 122 4.786 10.796 H.Tịnh Biên 620 19.413 6.639 H.Tri Tôn 588 21.848 12.500 H.Châu Thành 346 2.606 11.158 10 H.Chợ Mới 193 17.272 24.113 11 H.Thoại Sơn 482 1.066 32.911 4.053 74.654 177.951 Toàn tỉnh Nguồn: [12] HVTH: Nguyễn Hữu Khiêm _ 10260572 Chuyên ngành: Quản lý Môi trường -103- “Nghiên cứu đề xuất mơ hình kết hợp biogas lị gạch theo định hướng giảm thiểu phát thải tỉnh An Giang” Bảng 31:Tổng hợp số liệu lượng phân phát thải (kg/ngày/con) [7], [8], [9] STT Loại heo Số liệu Nguồn Heo 1,2 – [7] Heo 2.500 tấn/năm HVTH: Nguyễn Hữu Khiêm _ 10260572 Chuyên ngành: Quản lý Môi trường -108- “Nghiên cứu đề xuất mơ hình kết hợp biogas lị gạch theo định hướng giảm thiểu phát thải tỉnh An Giang” Công nghệ/Đất nước Arge Biogas, (Áo) Entech,(Áo) Kompogas,(Thụy Sỹ) OWS-Dranco,(Bỉ) BTA,(Đức) Steinmuller Valorga, Sarl (Pháp) Ecotec,(Phần Lan) C.G Jensen,(Đan Mạch) BWSC,(Đan Mạch) NNR,(Đan Mạch) Kruger,(Đan Mạch) Bioscan, (Đan Mạch) Prikom/HKV,(Đan Mạch) Jysk, (Đan Mạch) Citec, (Phần Lan) Linde-KCA, (Đức) Schwarting UDHE, (Đức) ANM, (Đức) Haase Energietechnik, (Đức) DSD Gas und Tankanlagenbau, IMK BEG Bioenergie, (Đức) Bioplan, (Đan Mạch) TBW, (Đức) BRV Technologie, (Đức) D.U.T (Đức) Paques Solid Waste Systems, (Hà Unisyn Biowaste Duke Engineering, (USA) WMC Resource Recovery, (Anh) R.O.M (Thụy Sỹ) Purac, (Thụy Điển) SWECO/VBB, (Thụy Điển) NSR, (Thụy Điển) BKS Nordic, (Thụy Điển) Projectror, (Thụy Điển) Biocel/Heidermij Realisatie,(Hà Ionics Italba,(Italia) Kiklos, (Italia) SPI, (Italia) RPA, (Italia) Số lượng mơ hình 10 11 1 12 1 1 1 1 0 1 1 1 1 Số lượng mơ hình 4 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 Nguồn: IEA, 1997 Cơ sở tính tốn: HVTH: Nguyễn Hữu Khiêm _ 10260572 Chuyên ngành: Quản lý Môi trường -109- “Nghiên cứu đề xuất mơ hình kết hợp biogas lò gạch theo định hướng giảm thiểu phát thải tỉnh An Giang” • Trấu : 300 đ/ kg • Than đá : 2.000 đ/kg • Điện : 1000 đ/kg Bảng 37:Nồng độ chất gây ức chế trình lên men vi khuẩn kị khí Tên chất Hàm lượng gây ức chế SO42- 5.000 ppm NaCl 40.000 ppm Nitrite mg/100ml Cu 100 mg/l Cr 200 mg/l Ni 200 – 500 mg/l CN- 25 mg/l NH3 1.500 – 3.000 mg/l Na 3.000 – 5.500 mg/l K 2.500 – 4.500 mg/l Ca 2.500 – 4.500 mg/l Mg 1.000 – 1.500 mg/l Nguồn:USEPA, 1979 HVTH: Nguyễn Hữu Khiêm _ 10260572 Chuyên ngành: Quản lý Môi trường -110- “Nghiên cứu đề xuất mơ hình kết hợp biogas lị gạch theo định hướng giảm thiểu phát thải tỉnh An Giang” Phụ lục 1: Một số hình ảnh trình thực đề tài Hình1: Một số hình ảnh trại chăn nuôi heo An Giang HVTH: Nguyễn Hữu Khiêm _ 10260572 Chuyên ngành: Quản lý Môi trường -111- “Nghiên cứu đề xuất mơ hình kết hợp biogas lò gạch theo định hướng giảm thiểu phát thải tỉnh An Giang” Hình 2: Một số hình ảnh lò gạch An Giang HVTH: Nguyễn Hữu Khiêm _ 10260572 Chuyên ngành: Quản lý Môi trường -112- “Nghiên cứu đề xuất mơ hình kết hợp biogas lị gạch theo định hướng giảm thiểu phát thải tỉnh An Giang” Hình 3: Điều chỉnh quy hoạch phát triển kết cấu hạ tầng giao thôngtỉnh An Giang đến năm 2020 HVTH: Nguyễn Hữu Khiêm _ 10260572 Chuyên ngành: Quản lý Mơi trường -113- “Nghiên cứu đề xuất mơ hình kết hợp biogas lò gạch theo định hướng giảm thiểu phát thải tỉnh An Giang” Hình 4: Điều chỉnh quy hoạch phát triển cơng trình chủ yếu tỉnh An Giang đến năm 2020 HVTH: Nguyễn Hữu Khiêm _ 10260572 Chuyên ngành: Quản lý Môi trường -114- “Nghiên cứu đề xuất mơ hình kết hợp biogas lị gạch theo định hướng giảm thiểu phát thải tỉnh An Giang” Hình 5: Điều chỉnh quy hoạch tổng thể phát triển kinh tế xã hội tỉnh An Giang đến năm 2020 HVTH: Nguyễn Hữu Khiêm _ 10260572 Chuyên ngành: Quản lý Môi trường -115- ... lý Môi trường -30- ? ?Nghiên cứu đề xuất mơ hình kết hợp biogas lị gạch theo định hướng giảm thiểu phát thải tỉnh An Giang? ?? 2.3 Tiềm biogas tỉnh An Giang 2.3.1 Ngành chăn nuôi tỉnh An Giang Là tỉnh. .. Quản lý Môi trường -22- ? ?Nghiên cứu đề xuất mơ hình kết hợp biogas lò gạch theo định hướng giảm thiểu phát thải tỉnh An Giang? ?? 2.1.2 Địa hình An Giang hai tỉnh ĐBSCL (cùng với Kiên Giang) vừa... trường -33- ? ?Nghiên cứu đề xuất mơ hình kết hợp biogas lò gạch theo định hướng giảm thiểu phát thải tỉnh An Giang? ?? 2.3.2 Thực trạng quản lý chất thải rắn tỉnh An Giang Chất thải rắn đô thị Theo khảo